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Die Erfindung betrifft ein Radmodul für ein Kraftfahrzeug, mit einem Rad und einer Radführung zur Führung des Rades, wobei diese Radführung (i) eine Radträgereinheit zur Lagerung des Rades, welche eine elektrische Antriebsmaschine und/oder eine Bremseinrichtung umfasst, (ii) eine die Radträgereinheit tragende Radgabel, (iii) eine Feder-Dämpfer-Einheit und (iv) zumindest einen Teil einer Lagerungseinheit zur Lagerung des Radmoduls an einem Fahrzeugaufbau des Kraftfahrzeugs aufweist.
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Die Erfindung betrifft weiterhin ein Kraftfahrzeug mit einem oder mehreren derartigen Radmodulen.
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Mit der Integration des elektrischen Antriebs in die einzelnen Räder und mit der Kombination aus einzeln angetriebenen und lenkbaren Rädern (Radmodulen) ergeben sich neuartige Möglichkeiten hinsichtlich der Fahrzeugmanövrierbarkeit in beengten Situationen. So können beispielsweise kleinste Parklücken durch Einparken quer zur Fahrtrichtung genutzt werden. Möglich macht das ein in das Radmodul integrierter elektrischer Steller für die Lenkung (Lenkaktor), der einen Lenkeinschlag bis zu 90° in jede Richtung ermöglicht. Mit anderen Worten lassen sich über ein solches Radmodul sehr große Lenkwinkel realisieren, die beispielsweise zum Einparken genutzt werden können. Durch die Kombination aus dieser extremen Beweglichkeit mit dem elektrischen Antrieb eignet sich ein derartiges Radmodul besonders für Kraftfahrzeuge, die vornehmlich im Stadtverkehr genutzt werden, unter anderem auch selbstfahrende Kraftfahrzeuge für den Stadtverkehr.
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Als autonomes Kraftfahrzeug oder selbstfahrendes Kraftfahrzeug bezeichnet man ein Kraftfahrzeug, das ohne Einfluss eines menschlichen Fahrers fahren, steuern und einparken kann (hochautomatisiertes Fahren bzw. autonomes Fahren). Eine Sonderform des autonomen Kraftfahrzeugs ist das autonome Personenbeförderungsfahrzeug, welches auch als People Mover oder autonomer People Mover bezeichnet wird. Autonom bedeutet in diesem Zusammenhang, dass keine der beförderten Personen das Fahrzeug steuert, sondern dass das Personenbeförderungsfahrzeug selbstgesteuert oder automatisch gesteuert ist. Die beförderten Personen sind also in der Regel „nur“ Fahrgäste/Passagiere.
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Ein Radmodul der eingangs genannten Art ist beispielsweise aus der Druckschrift
DE 10 2017 106 826 A1 bekannt. Diese Druckschrift zeigt ein Radmodul für ein Kraftfahrzeug, mit einem Rad und einer Radführung zur Führung des Rades. Die Radführung umfasst ihrerseits (i) eine Radträgereinheit zur Lagerung des Rades, welche eine elektrische Antriebsmaschine und eine Bremseinrichtung umfasst, (ii) eine die Radträgereinheit tragende Radgabel, (iii) eine (manchmal auch einfach als Federbein bezeichnete) Feder-Dämpfer-Einheit, (iv) zumindest einen Teil einer Lagerungseinheit zur Lagerung des Radmoduls an einem Fahrzeugaufbau des Kraftfahrzeugs und (v) einen Lenkaktor zur Einstellung des Lenkwinkels des Rades über die Radgabel. Eine Anbindung an die Karosserie/den Fahrzeugaufbau erfolgt über eine als Federbeinlager ausgebildete Lagerungseinheit. Die Druckschrift zeigt weiterhin auch ein Kraftfahrzeug mit vier derartigen Radmodulen.
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Prinzipiell sind durch derartige Radmodule extrem große Lenkwinkel und ein ansprechender Federweg der Feder-Dämpfer-Einheit realisierbar. Ein beschränkender Faktor ist in dieser Druckschrift jedoch nicht thematisiert, nämlich die benötigten Leitungen für die elektrische Antriebsmaschine und/oder die Bremseinrichtung. Diese müssen bis zu dem Fahrzeugaufbau geführt werden, ohne den Lenk- und/oder Federweg zu beschränken und ohne zu einem Sicherheitsrisiko zu werden.
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Es ist Aufgabe der Erfindung ein Radmodul und ein entsprechendes Kraftfahrzeug anzugeben, bei denen der gewünschte Lenk- und/oder Federweg voll zur Verfügung steht und ein sicherer Betrieb gewährleistet ist.
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Die Lösung der Aufgabe erfolgt erfindungsgemäß durch die Merkmale der unabhängigen Ansprüche 1 und 9. Bevorzugte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben, die jeweils einzeln oder in Kombination einen Aspekt der Erfindung darstellen können.
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Bei dem erfindungsgemäßen Radmodul für ein Kraftfahrzeug, mit einem Rad und einer Radführung zur Führung des Rades, bei dem diese Radführung (i) eine Radträgereinheit zur Lagerung des Rades, welche eine elektrische Antriebsmaschine und/oder eine Bremseinrichtung umfasst, (ii) eine die Radträgereinheit tragende Radgabel, (iii) eine Feder-Dämpfer-Einheit und (iv) zumindest einen Teil einer Lagerungseinheit zur Lagerung des Radmoduls an einem Fahrzeugaufbau des Kraftfahrzeugs aufweist ist vorgesehen, dass das Radmodul weiterhin Anschlussleitungen für die elektrische Antriebsmaschine und/oder die Bremseinrichtung sowie ein Halterungssystem zur Halterung der Anschlussleitungen an der Radführung mit mehreren Halteelementen aufweist, die die Anschlussleitungen derart an der Radführung halten, dass sich mindestens eine Leitungsschleife ausbildet, die ein Federn der Feder-Dämpfer-Einheit über einen vorgegebenen Federweg und/oder ein Drehen der Radführung und des Rades über einen vorgegebenen Lenkwinkelbereich ermöglicht. Die mindestens eine Leitungsschleife ist eine vordefinierte Leitungsschleife. Auf diese Weise werden die genannten Leitungen definiert führt und einen Kontakt mit sich bewegenden Teilen, z.B. mit dem drehenden Rad, vermieden. Weiterhin wird ein gewünschter Lenkwinkel, insbesondere von min. 135°, des Radmoduls und/oder die Ein- und Ausfederbewegung des Federbeins ermöglicht.
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In der Regel verlaufen die Anschlussleitungen von der elektrische Antriebsmaschine und/oder der Bremseinrichtung über die von den Positionen der Halteelemente gegebenen Fixpunkten an der Radführung bis zu einem Bereich in der Umgebung der Lagerungseinheit.
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Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung weist die Radführung weiterhin eine Schwinge zwischen der Radgabel und der Radträgereinheit auf, wobei die Feder-Dämpfer-Einheit zwischen der Radgabel und der Schwinge gelenkig angebunden angeordnet ist. Auf diese Weise ist die Feder-Dämpfer-Einheit im Bereich Radgabel-Radträgereinheit angeordnet und nicht in einem Bereich der Lagerung des Radmoduls an dem Fahrzeugaufbau.
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Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist ein Halteelement an der Radgabel angeordnet. Dieses Halteelement ist in der Regel das zentrale Halteelement des Halterungsystems.
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Bevorzugt ist dann vorgesehen, dass ein anderes Halteelement an der Radträgereinheit oder der Schwinge angeordnet ist. In der Regel wird dieses andere Halteelement dabei an der Schwinge angeordnet. Die sich ergebende Leitungsschleife zwischen dem zentralen Halteelement und dem anderen Halteelement verläuft insbesondere in einer im Wesentlichen horizontalen Ebene und ermöglicht die Ein- und Ausfederbewegung der Feder-Dämpfer-Einheit.
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Alternativ oder zusätzlich ist dann mit Vorteil vorgesehen, dass ein weiteres Halteelement an der Lagerungseinheit oder an einem einheitsnahen Teil der Radgabel angeordnet ist. Die sich ergebende Leitungsschleife zwischen dem zentralen Halteelement und dem weiteren Halteelement verläuft insbesondere in einer im Wesentlichen vertikalen Ebene und ermöglicht die Realisierung der Lenkbewegung in einem gewünschten Lenkwinkelbereich.
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Die Anschlussleitungen können neben elektrischen Leitungen auch Pneumatik-, Hydraulik-, Kühl- und/oder andere Leitungen sein. Dabei ist mit Vorteil vorgesehen, dass die Anschlussleitungen elektrische Leitungen, insbesondere Hochvoltleitungen (HV-Leitungen), und/oder Kühlleitungen sind.
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Gemäß noch einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung weist die Radführung weiterhin einen Lenkaktor zum Einstellen des Lenkwinkels des Rades über die Radgabel auf. Ein derartiger Lenkaktor ist prinzipiell aus der eingangs erwähnten Druckschrift
DE 10 2017 106 826 A1 bekannt.
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Gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung weist die Radführung zur Höhenverstellung des Fahrzeugaufbaus weiterhin eine Niveauverstelleinheit auf. Auch eine derartige Niveauverstelleinheit ist prinzipiell aus besagter eingangs erwähnten Druckschrift bekannt.
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Bei dem erfindungsgemäßen Kraftfahrzeug ist vorgesehen, dass es eines oder mehrere derartige Radmodulen aufweist. Das Kraftfahrzeug ist insbesondere ein selbstfahrendes Kraftfahrzeug.
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Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Kraftfahrzeugs ist vorgesehen, dass dieses Kraftfahrzeug als autonomes Personenbeförderungsfahrzeug ausgebildet ist. Ein autonomes Personenbeförderungsfahrzeug wird auch als (autonomer) People Mover bezeichnet. Autonom bedeutet in diesem Zusammenhang, dass keine der beförderten Personen das Fahrzeug steuert, sondern dass das Personenbeförderungsfahrzeug selbstgesteuert bzw. automatisch gesteuert ist.
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Nachfolgend wird die Erfindung unter Bezugnahme auf die anliegenden Zeichnungen anhand eines bevorzugten Ausführungsbeispiels exemplarisch erläutert, wobei die nachfolgend dargestellten Merkmale sowohl jeweils einzeln als auch in Kombination einen Aspekt der Erfindung darstellen können. Es zeigen:
- 1: ein Radmodul für ein Kraftfahrzeug gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung in einer Ansicht von der Seite,
- 2: das in 1 gezeigte Radmodul für ein Kraftfahrzeug in einer Ansicht von vorne und
- 3: das in den 1 und 2 gezeigte Radmodul für ein Kraftfahrzeug in einer Ansicht von oben.
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Die 1 zeigt ein Radmodul 10 für ein Kraftfahrzeug, beispielsweise ein selbstfahrendes Kraftfahrzeug wie einen sogenannten People Mover, in einer Ansicht von der Seite. Dieses Radmodul 10 umfasst neben einem Rad 12 eine Radführung 14 zur Führung des Rades 12. Die Radführung 14 weist die folgenden Komponenten auf: Eine Radträgereinheit 16 zur Lagerung des Rades 12, eine Lagerungseinheit 18 zu einer eine Lenkbewegung ermöglichenden Lagerung des Radmoduls 10 in einem Fahrzeugaufbau des Kraftfahrzeugs sowie eine Radgabel 20, eine Schwinge 22, die in einem Drehpunkt 24 gelenkig an der Radgabel 20 gelagert ist, und eine erst in 2 im einzelnen gezeigten Feder-Dämpfer-Einheit 26, durch sich ein entsprechender Federweg (Doppelpfeil 28) ergibt. Die Feder-Dämpfer-Einheit 26 wird manchmal auch als Federbein bezeichnet. Die Schwinge 22 ist zwischen Radgabel 20 und Radträgereinheit 16 angeordnet, wobei die Feder-Dämpfer-Einheit 26 zwischen der Radgabel 20 und der Schwinge 22 gelenkig angebunden angeordnet ist. Ein solcher Aufbau ist beispielsweise als klassischer Aufbau eines Motorrad-Vorderrades bekannt.
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Ein Drehen der Radgabel 24 zum Lenken erfolgt in der Regel durch einen hier nicht gezeigten Lenkaktor über eine nicht gezeigte Lenkachse. Dabei ist diese Lenkachse in der Regel in der Lagerungseinheit 18 drehbar gelagert, über die das Radmodul 10 an einem Fahrzeugaufbau des Kraftfahrzeugs befestigt ist. Die Lagerungseinheit 18 zur Lagerung des Radmoduls 10 kann beispielsweise von einer Niveauverstelleinheit gebildet sein.
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Die Radführung 14 umfasst weiterhin eine elektrische Antriebsmaschine 30, die hier im Beispiel als Radnabenmotor 32 ausgebildet ist. Die als Radnabenmotor 32 ausgebildete Antriebsmaschine 30 dient dem Antrieb wie der Lagerung des Rades 12. Beide Komponenten bilden eine Rad-Antriebs-Einheit.
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Das Radmodul 10 ist weiterhin mit mehreren Anschlussleitungen 34, 36 für die Antriebsmaschine 30 versehen. Dabei gibt es Kühlleitungen 34 und elektrische Leitungen 36, die die Antriebsmaschine 30 mit entsprechenden Aggregaten verbinden. Über die Kühlflüssigkeit der Kühlleitungen wird die elektrische Antriebsmaschine 30 gekühlt und über die elektrischen Leitungen 36 mit elektrischer Energie versorgt. In der Regel sind diese elektrischen Leitungen 36 Hochspannungsleitungen.
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Das Radmodul 10 umfasst weiterhin ein Halterungssystem 38 zur Halterung der Anschlussleitungen 34, 36 an der Radführung 14. Das Halterungssystem 38 weist dabei mehrere Halteelementen 40, 42, 44 auf, die die Anschlussleitungen 34, 36 derart an der Radführung 14 halten, dass sich zwei Leitungsschleifen 46, 48 ausbildet. Von den beiden Leitungsschleifen 46, 48 ermöglicht die eine Leitungsschleife 46 ein Federn der Feder-Dämpfer-Einheit 26 über einen vorgegebenen Federweg und die andere Leitungsschleife 48 ein Drehen der Radführung 14 und des Rades 12 über einen vorgegebenen Lenkwinkelbereich. Die beiden Leitungsschleifen 46, 48 sind dabei vordefinierte Leitungsschleifen, die über die Positionen der Halteelemente 40, 42, 44 an der Radführung 14 und die Länge der die einzelnen Leitungsschleifen 46, 48 bildenden Abschnitte der Anschlussleitungen 34, 36 definiert und an die Konstruktion des restlichen Radmoduls 10 angepasst sind.
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Auf diese Weise werden die genannten Leitungen 34, 36 definiert geführt und ein Kontakt mit sich bewegenden Teilen, z.B. mit dem drehenden Rad 12, vermieden. Weiterhin wird ein gewünschter Lenkwinkel des Radmoduls 10, insbesondere von mindestens 135°, und/oder die Ein- und Ausfederbewegung der Feder-DämpferEinheit 26 ermöglicht.
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Die 2 zeigt das Radmodul 10 in einer Ansicht von vorne. In dieser Ansicht ist nun die Feder-Dämpfer-Einheit 26 und ihre Einbausituation innerhalb der Radführung 14 klar erkennbar. Die Feder-Dämpfer-Einheit 26 umfasst einen Dämpfer 50 und eine Feder 52. Weiterhin sind in dieser Perspektive die Halteelemente 40, 42 wie auch die beiden Leitungsschleifen 46, 48 der Anschlussleitungen 34, 36 gut erkennbar. Sie verlaufen auf der dem Rad 12 abgewandten Seite der Radführung 14 mit ihrer Radgabel 20, Schwinge 22 und Feder-Dämpfereinheit 26.
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Die 3 zeigt schließlich das Radmodul 10 noch einmal in einer Ansicht von oben. Aus dieser Blickrichtung ist nun das dritte Halteelement 46 oben auf der Radgabel 20 neben der Lagerungseinheit 18 gut erkennbar. Weiterhin zeigt 3, dass die Lagerungseinheit 18 in Richtung der Position des Rades 12 versetzt zur restlichen Radführung 14 (wie etwa Gabel, Schwinge und Feder-Dämpfer-Einheit) über dem Rad 12 positioniert ist.
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Im Folgenden sollen wichtige Aspekte des Radmodul-Aufbaus und seiner Funktion noch einmal mit anderen Worten beschrieben werden:
- Die 1 bis 3 zeigen ein Radmodul 10, welches eine Rad-Antriebs-Einheit mit dem Fahrzeugrad 12 und einem Radnabenmotor 32, ein Federbein 28, eine Schwinge 22 und eine Radgabel 20 umfasst. Die Radgabel 20 und die Schwinge 22 sind über eine Lagerung miteinander verbunden und zueinander schwenkbar (Doppelfeil 28). Das Federbein 28 ist zum einen an der Schwinge 22 und zum anderen an der Gabel 20 befestigt. Die Gabel 20 ist an einem nicht weiter dargestellten Fahrzeugrahmen über die (nur teilweise dargestellte) Lagerungseinheit 18 drehbar gelagert und besonders bevorzugt kann ein Lenkwinkel von 135° eingenommen werden. Die diversen Leitungen 34, 36 am Radmodul 10, welche insbesondere die HV- und Kühlleitungen 34, 36 des Radnabenantriebs 30 umfassen, werden durch ein mehrteiliges Halterungssystem 38 geführt. Das Halterungssystem 38 besteht aus einem ersten Halteelement 40, welches an der Schwinge 22 befestigt ist und einen ersten Anbindungspunkt darstellt, einer ersten Leitungsschleife 44 zwischen dem ersten und einem zweiten Halteelement 40, 42, welches an der Gabel 20 befestigt ist und einen zweiten Anbindungspunkt bildet, einer zweiten Leitungsschleife 48, welche zwischen dem zweiten und einem dritten Anbindungspunkt angeordnet ist und einem die dritte Anbindung bildenden dritten Halteelement 44 im oberen Bereich der Radgabel 20. Die dritte Anbindung ist besonders bevorzugt an dem hier nicht dargestellten Fahrzeugrahmen befestigt. Die Halteelement 40, 42, 44 nehmen die Leitungen 34, 36 jeweils ortsfest auf, z.B. durch eine jeweilige Klemmnabe. Durch das mehrteilige Halterungssystem 38 und die vorgesehenen Leitungsschleifen 46, 48 wird die Ein- und Ausfederbewegung des Radmoduls 10 sichergestellt (erste Leitungsschleife 46) und die Lenkbewegung des Radmoduls 10 ermöglicht (zweite Leitungsschleife 48). Durch die Wahl der Anbindungspunkte wird eine gute Führung der Leitung 34, 36 sichergestellt, wodurch z.B. ein Kontakt zu dem drehenden Rad 12 unterbunden wird.
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Bezugszeichenliste
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- 10
- Radmodul
- 12
- Rad
- 14
- Radführung
- 16
- Radträgereinheit
- 18
- Lagerungseinheit (Lagerung Radmodul)
- 20
- Radgabel
- 22
- Schwinge
- 24
- Drehpunkt
- 26
- Feder-Dämpfer-Einheit (2)
- 28
- Doppelpfeil (Federweg)
- 30
- elektrische Antriebsmaschine
- 32
- Radnabenmotor
- 34
- Leitung (Kühl-)
- 36
- Leitung (Hochspannungs-)
- 38
- Halterungssystem (mehrteilig)
- 40
- erstes Halteelement (an Schwinge)
- 42
- zweites Halteelement (an Gabel)
- 44
- drittes Halteelement (oben an Gabel)
- 46
- erste Leitungsschleife
- 48
- zweite Leitungsschleife
- 50
- Dämpfer
- 52
- Feder
- 54
- Doppelpfeil (Lenkbewegung)
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102017106826 A1 [0005, 0016]
